Elektrolyte für
Superkondensatoren

Herausforderungen

Der Energiespeichermechanismus von Superkondensatoren basiert auf der Bildung von Doppelschichten und nicht auf Redoxreaktionen (wie bei Batterien). Da die Doppelschichtbildung in Sekundenschnelle erfolgt, können Superkondensatoren in Sekundenschnelle geladen/entladen werden, was eine hohe Leistung ermöglicht. Ihre lange Lebensdauer (> 500.000 Zyklen) ist auf die hohe Reversibilität des physikalischen Speicherprozesses zurückzuführen. Die Doppelschichtbildung findet an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt statt, was eine maßgeschneiderte Anpassung sowohl des aktiven Materials als auch des Elektrolyts erfordert. Aktivkohle mit großer Oberfläche wird in der Regel als aktives Material für die positiven und negativen Elektroden verwendet, um eine große Elektroden-Elektrolyt-Grenzfläche zu bilden.

Während der Energiespeicherung werden die Ionen des Elektrolyten angezogen und an den Elektroden mit der entgegengesetzten Ladung adsorbiert. Die Betriebsspannung wird durch die elektrochemische Stabilität der Superkondensatorkomponenten begrenzt, insbesondere durch die des Elektrolyten. Neben den EDLCs werden auch Hybridkondensatoren entwickelt. Ein Hybridkondensator verfügt über zwei Elektroden, von denen eine ähnliche Eigenschaften wie eine Lithium-Ionen-Batterie und die andere wie ein EDLC hat. Die EDLC-Elektrolyte bestehen aus Salzen und Lösungsmitteln, die eine hohe Ionenleitfähigkeit und eine geringe Viskosität ermöglichen, was für die schnelle Bildung der Doppelschicht entscheidend ist. In letzter Zeit wurden viele Forschungsanstrengungen unternommen, um die Betriebsspannung der Superkondensatoren mit Hilfe neuartiger Salz-/Lösungsmittelkombinationen von etwa 2,8 V auf über 3,0 V zu erhöhen.